AOO生物处理工艺在韶钢焦化废水处理中的应用江承付

收稿日期：２０１０－１０－０９作者简介：江承付（１９７３—），男，湖南嘉禾人，助工，研究生．第４卷　第４期材　料　研　究　与　应　用Ｖｏ１．４，Ｎｏ．４２　０　１　０年１　２月ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＡＮＤ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｄｅｃ．２　０　１　０文章编号：１６７３－９９８１（２０１０）０４－０３７９－０４ＡＯＯ生物处理工艺在韶钢焦化废水处理中的应用江承付，刘　礼，李国保（韶关钢铁集团有限公司，广东曲江　５１２１２３）摘　要：韶钢焦化厂４．３ｍ焦炉配套的焦化废水处理系统，采用ＡＯＯ生物处理工艺，自２００４年１１月建成运行以来，整个系统运行日趋稳定，对焦化废水中的ＣＯＤ、挥发酚、氨氮和油的去除率分别达到了９１．４％，９９．９％，８９．５％和８７．８％，为后续的混凝沉淀和焦化废水外排达标提供了良好的条件．关键词：焦化废水；ＡＯＯ工艺；生物处理；去除率中图分类号：Ｘ７５７　　　　　　文献标识码：Ａ焦化废水主要是煤在高温干馏过程及煤气冷却净化和化产品回收过程中形成的废水，其成分非常复杂，含有酚、氰、氨氮、苯、吡啶、吲哚和喹啉等污染物，浓度和色度均高，毒性大且难以降解，是有机废水中极难处理的一种．国内焦化行业对焦化废水的处理一般采用ＡＯ，ＡＡＯ等生物处理工艺，但这些处理系统对焦化废水中的各污染物的去除均未达到非常好的效果．韶钢焦化厂现有２×５５孔４．３ｍ焦炉，年产７０万吨焦炭，焦化废水产生量平均约为４５ｍ３／ｈ，配套的焦化废水处理系统采用ＡＯＯ生物处理工艺，整个系统的设计处理能力为８０ｍ３／ｈ．焦化废水原水的主要水质指标及水量列于表１．表１　焦化废水原水的主要水质指标及水量情况／（ｍｇ·Ｌ－１）ｐＨ　ＣＯＤ挥发酚氨氮硫化物总氰油水量７～１　２５００～４５００　６５０～９５０　１７５～３８５　２３～７３　１６～３６　１７０～３７０　４５ｍ３／ｈ１　ＡＯＯ生物处理工艺在传统的硝化－反硝化脱氮过程中，焦化废水中的氮由亚硝态氮（ＮＯ－２）转化为硝态氮（ＮＯ－３）时需要消耗一定的溶解氧，由ＮＯ－３再转化为ＮＯ－２时则会消耗更多的有机碳源．如果能使ＮＯ－２直接反硝化，即ＮＯ－２不转化成ＮＯ－３，就形成了所谓的短程硝化－反硝化工艺（亦称为节能型生物脱氮工艺），简称ＡＯＯ工艺．其中，Ａ段为缺氧反硝化段，第一个Ｏ段为亚硝化段，第二个Ｏ段为硝化段．ＡＯＯ工艺与ＡＯ工艺相比，碳源节省了４０％左右，在碳氮比一定的情况下，氨氮的去除率得到了提高，需氧量减少了２５％左右，碱耗减少了２０％左右，停留时间有所缩短，污泥的产生量也大大减少［１］．该工艺的耐氨氮负荷冲击能力也比ＡＯ工艺强．１．１　ＡＯＯ生物处理工艺流程韶钢的４．３ｍ焦炉配套焦化废水处理是由预处理、生物处理及后混凝沉淀处理三部分组成的．整个生物处理工艺流程如图１所示．混凝沉淀池原水预处理系统集水调节池2号反应池缺氧生物段(北)缺氧生物段(南)一级好氧生物段(北)一级好氧生物段(南)二级好氧生物段(北)二级好氧生物段(南)生物滤池3号反应池后混凝沉淀处理外排AOO生物处理工艺回流至调节池进口图１　ＡＯＯ生物处理工艺流程简图１．２　生物处理系统进水水质水量焦化废水原水在经过现有的预处理系统处理后与整个水处理系统外排回流水混合均匀后形成生物处理系统的进水，生物处理系统进水的各项水质指标列于表２．表２　生物处理系统进水水质的主要指标１）／（ｍｇ·Ｌ－１）ｐＨ　ＣＯＤ挥发酚氨氮硫化物总氰油８．８６　１６３５　２９８　３８．５　１５．７　６．５　２１．３　　注１）：数据为２００８年全年的平均值为保证生物处理系统进水水量的连续和稳定，经实际运行试验确定生物处理系统进水的水量为７０ｍ３／ｈ，外排回流水的流量约为２５ｍ３／ｈ．为使ＡＯＯ生物处理工艺能够连续运行，采用了南北两组系统并联，这样当其中一组系统在检修维护时，另一组系统仍能够继续运行．生物处理系统７０ｍ３／ｈ的进水在进入缺氧段时平均分为两股水进入并联的两组处理系统．１．３　脱氮过程ＡＯＯ生物处理工艺去除焦化废水中的氨氮效果明显．缺氧段进水的氨氮平均浓度为３８．５ｍｇ／Ｌ，经ＡＯＯ系统处理后，出水的氨氮平均浓度为４．０４ｍｇ／Ｌ，整个生物处理系统的氨氮去除率达到了８９．５％．１．４　ＣＯＤ和挥发酚的去除１．４．１　缺氧段焦化废水经缺氧段处理后的出水ＣＯＤ和挥发酚的浓度分别为１００８．７ｍｇ／Ｌ和１６３．７ｍｇ／Ｌ．由此可见，缺氧段对ＣＯＤ和挥发酚的去除是有限的．这主要是由于焦化废水的成分异常复杂，有机物种类繁多，且生物毒性强，氨氮含量又高，这些都对缺氧段微生物的驯化不利，因此使得缺氧段出水ＣＯＤ和挥发酚的浓度仍然较高．这一阶段主要是为了提高焦化废水的可生化性，为后续的一级、二级好氧段生物处理创造有利条件，同时也为有机污染物的充分降解做好准备．１．４．２　一级好氧段一级好氧段主要是对焦化废水中的ＣＯＤ和挥发酚进行高效的去除，处理负荷远高于通常使用的普通活性污泥法，该段能够很好地处理高浓度有机废水．经该段处理后，废水出水的ＣＯＤ和挥发酚的浓度分别为２１３．８ｍｇ／Ｌ和０．４７ｍｇ／Ｌ，对比缺氧段出水的ＣＯＤ和挥发酚的浓度，一级好氧段对ＣＯＤ和挥发酚的去除率分别为７８．８％和９９．７％．由于一级好氧段需要消耗大量的碱才能高效降解焦化废水中的有机污染物，因此，需要连续不断地补充碱以保证一级好氧段的高效运行，一级好氧段的ｐＨ一般控制在７．５～８．０．１．４．３　二级好氧段在二级好氧段可对一级好氧段出水中的有机污染物进行进一步的去除．经二级好氧段处理后，出水ＣＯＤ和挥发酚的浓度平均分别为１４１．２ｍｇ／Ｌ和０．１９ｍｇ／Ｌ．从出水ＣＯＤ和挥发酚的浓度来看，二级好氧段对ＣＯＤ和挥发酚的去除率并不高，分别只有３４．０％和５９．６％；从出水水质数据看，挥发酚在一级好氧段出水已达标了，由于二级好氧段污染物的浓度较低，因此，有毒有害物质明显减少，硝化细菌在二级好氧段有了良好的生长环境，使得该段的氨氮处理效率较高．二级好氧段的进水氨氮浓度为２７．６ｍｇ／Ｌ，出水氨氮浓度为４．０４ｍｇ／Ｌ，氨氮的去除率达到了８５．４％．该段的硝化反应的耗碱量较大，应补充足量的碱，以控制二级好氧段出水的ｐＨ０８３材　料　研　究　与　应　用２　０　１　０在６．８～７．２．１．５　污泥的运行情况与其他工艺相比，采用ＡＯＯ生物处理工艺在处理焦化废水时产生的污泥量较少，在缺氧段、一级好氧段和二级好氧段污泥均能与废水充分完全地混合接触，保证了活性污泥的高效运行．通过一级好氧段的泥水混合液回流至缺氧段进水口，回流的总流量为２０ｍ３／ｈ，南北两组分别各１０ｍ３／ｈ，这为缺氧段的反硝化反应提供了有利条件．各段的污泥体积每隔４ｈ监测一次，对污泥量超出要求的处理段进行排泥以保证各处理段污泥的稳定运行．１．６　药剂投加情况药剂的投加是维持生化系统稳定运行所必需的，应按规定地点和要求进行投加，具体投加情况列于表３．表３　ＡＯＯ生物处理各工艺段的投加药品种类及要求药剂名称加入点作用要求纯碱两级好氧段进水补充碱定量连续投加磷酸二氢钠两级好氧段进水补充营养定量连续投加葡萄糖两级好氧段补充碳源视碳源情况投加ＮａＯＨ缺氧段调节ｐＨ　ｐＨ＜８时投加硫酸亚铁两级好氧段絮凝悬浮物视污泥状况投加２　ＡＯＯ生物处理工艺实际运行效果２．１　实际运行监测数据近年来ＡＯＯ生物处理工艺对韶钢焦化废水处理的监测数据列于表４．表４　ＡＯＯ生物处理工艺应用监测数据／（ｍｇ·Ｌ－１）项目ｐＨ　ＣＯＤ挥发酚氨氮硫化物总氰油ＤＢ４４２６—２００１二级排放标准６～９　１１０　０．５　１５　１．０　０．４　８．０ＡＯＯ生物处理系统进水８．８６　１６３５　２９８　３８．５　１５．７　６．５　２１．３缺氧段出水８．５７　１００８．７　１６３．７　３５．６　６．５　２．８　１３．６一级好氧段出水８．１５　２１３．８　０．４７　２７．６　０．５７　１．２　６．５二级好氧段出水７．０９　１４１．２　０．１９　４．０４　０．１２　０．５６　２．６缺氧段去除率／％—３８．３　４５．１　８．５　５８．６　５６．９　３６．２一级好氧段段去除率／％—７８．８　９９．７　２２．５　９１．２　５７．１　５２．２二级好氧段段去除率／％—３４．０　５９．６　８５．４　７８．９　５３．３　６０．０ＡＯＯ处理系统总去除率／％—９１．４　９９．９　８９．５　９９．２　９１．４　８７．８２．２　结果与讨论由表４可以看出，焦化废水中的ＣＯＤ和挥发酚主要是在一级好氧段去除的，氨氮主要是在二级好氧段去除的．焦化废水经ＡＯＯ生物工艺处理后，二级好氧段出水中挥发酚、氨氮、硫化物和油等指标均已经达到ＤＢ４４２６－２００１二级排放标准，但ＣＯＤ的浓度为１４１．２ｍｇ／Ｌ，未能达标，有待后续的混凝沉淀处理．ＡＯＯ生物处理工艺总氰的去除率达到了９０％以上，但总氰在二级好氧段出水未能达标，并且经后续的混凝沉淀处理仍无法得到有效去除，使得外排总氰目前还不能完全达标，需采取其它的物理化学方法予以进一步处理．３　结　论ＡＯＯ生物处理工艺于２００４年１１月在韶钢４．３ｍ焦炉配套的焦化废水处理系统中得到了实际应用．目前，该生物处理系统运行稳定，实际运行情况表明，其对焦化废水中的有机污染物的去除具有很高的效率．在ＡＯＯ工艺的二级好氧段出水挥发酚、氨氮、硫化物及油等指标均达到了国家排放标准，整个ＡＯＯ生物处理系统对焦化废水中的ＣＯＤ、１８３第４卷　第４期江承付，等：ＡＯＯ生物处理工艺在韶钢焦化废水处理中的应用挥发酚、氨氮、硫化物、总氰及油的去除率分别达到了９１．４％，９９．９％，８９．５％，９９．２％，９１．４％及８７．８％，为后续的混凝沉淀和焦化废水外排各项指标的达标提供了良好的条件．参考文献：［１］王绍文，钱雷，秦华，等．焦化废水无害化处理与回用技术［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００５：５９－６１．Ｔｈｅ　ａｐｉｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＯＯ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏｋｉｎｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｔ　ＳＩＳＧＪＩＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇ－ｆｕ，ＬＩＵ　Ｌｉ，ＬＩ　Ｇｕｏ－ｂａｏ（Ｓｈａｏｇｕａｎ　Ｉｒｏｎ　＆Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｕｊｉａｎｇ５１２１２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ＡＯＯ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｋｉｎｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　４．３ｍｃｏｋｅ　ｏｖｅｎ　ａｔ　ＳＩＳＧ，ｗｈｉｃｈ　ｏｐｅｒａｔｅｄ　ｓｔｅａｄｉｌｙ　ｓｉｎｃｅ　ｉｔ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｕｓｅ　ｉｎ　Ｎｏｖ，２００４．Ｔｈｅ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　ｏｆＣＯＤ、ｖｏｌａｔｉｌｅ　ｐｈｅｎｏｌ、ａｍｍｏｎｉａｎ　ａｎｄ　ｏｉｌ　ｉｓ　ｕｐ　ｔｏ　９１．４％、９９．９％、８９．５％、８７．８％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａ　ｇｏｏｄ　ｃｏｎ－ｄｉｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｆｏｒ　ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ　ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ－ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｅｆｆｌｕｘ　ｃｏｋｉｎｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｓｔａｎｄ－ａｒｄｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｋｉｎｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ＡＯＯ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ２８３材　料　研　究　与　应　用２　０　１　０